BÁO cáo HOÁ PHÂN TÍCH CHỦ đề PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH điện HOÁ

BÁO CÁO HỐ PHÂN TÍCH
CHỦ ĐỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ

Sinh viên thực hiện :
Giảng viên :
Nguyễn Thị Yến Nhi

Nguyễn Thị Trang Đài
Dương Ái Quyền Thy
Lại Thị Bé Nguyên
Hồng Nguyễn Quốc Huy
Nguyễn Thuý Vy
Lê Trung Tín
Phạm Ngọc Anh Tuấn


1 . Khái Niệm

Trong phân tích điện hố người ta chia ra nhiều phương pháp sau : Phương pháp đo thế , phương pháp cực phổ ,
phương pháp điện phân , phương pháp điện trọng lượng , phương pháp điện dẫn ,.... Tuy nhiên chúng ta chỉ nghiên
cứu phương pháp đo thế và phương pháp cực phổ

.


2 . Phương pháp đo thế

01.

Thế điện cực

02.

Các phương pháp đo thế

03.

Chuẩn độ đo thế


2.1 Thế Điện cực
2.1. Phản ứng oxy hoá khử hoá học và phản ứng điện hoá
2.1.1 . Phản ứng oxy hoá khử hoá học




Phản ứng oxi hoá - khử được chia thành nhiều loại khác nhau:
Phản ứng oxi hóa - khử thơng thường: chất khử và chất oxi hóa ở 2 phân tử chất khác nhau.
C + 4HNO3 đặc → CO2 + 4NO2 + 2H2O
Cu + 2H2SO4 đặc → CuSO4 + SO2 + 2H2O



Phản ứng oxi hóa - khử nội phân tử: chất khử và chất oxi hóa thuộc cùng 1 phân tử nhưng ở 2 nguyên tử khác nhau (thường gặp là phản ứng
nhiệt phân).
AgNO3 → Ag + NO2 + O2
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2



Phản ứng tự oxi hóa - khử, chất khử đồng thời cũng là chất oxi hóa (chất khử và chất oxi hố thuộc về cùng một nguyên tố trong một phân tử
chất).
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O
4KClO3 → 3KClO4 + KCl


2.1.2. Phản ứng điện hoá
 Phản ứng điện hoá xảy ra trong dung dịch chất điện li ở trạng thái hoà tan hoặc nóng chảy là những hệ oxy hố - khử điện hố trong đó chất oxy hố và
chất khử khơng trực tiếp va chạm nhau trong q trình phản ứng như đối với hệ oxy hoá - khử hoá học mà chúng được phân cắt về không gian . Electron
chuyển dịch từ chất khử tới chất oxy hoá gián tiếp qua một vật dẫn kim loại được dùng làm điện cực .
Phản ứng oxi hoá-khử gữa và Ce ( IV )
+ Ce (IV) = = + Ce ( III )
Trong dung dịch có thể tiến hành bằng con đường điện hoá học

 Tại anot :
+ Pt = + e (Pt)
Tại catot
Ce ( IV )+ e (Pt) = Ce (III) + Pt

Sự chuyển rời electron


2.2. Các loại điện cực



Điện cực so sánh : là loại điện cực trơ mà thế thay đổi không đáng kể. Thường dùng là
điện cực calomen và điện cực bạc clorua.



Điện cực calomel: Hg|Hg2Cl2(bão hòa), KCl (x M)|
Bán phản ứng:
Hg2Cl2(r) + 2e  2Hg + 2Cl

Thế điện cực phụ thuộc vào nồng độ Cl- và nhiệt độ.



Điện cực bạc clorua (điện cực bạc): Sợi dây bạc phủ lớp AgCl nhúng vào dung dịch
KCl bão hòa.
Ag|AgCl, KCl (xM)|



Điện cực chỉ thị: Là loại điện cực đƣợc dùng để tạo ra mạch galvanic cho phân tích
điện thế. Gồm các loại điện cực sau:
Điện cực chỉ thị kim loại
Điện cực loại 1 (cho cation): Điện cực này dùng để xác định nồng độ trong dung dịch.
Nó gồm 1 dây dẫn kim loại nhúng vào dung dịch muối hịa tan của kim loại đó.
Điện cực loại 2 (cho anion): Điện cực kim loại có thể chỉ thị gián tiếp cho anion tạo
tủa ít tan hoặc tạo phức bền với kim loại đó


Điện cực cho hệ oxi hóa khử: Một số kim loại như Pt, Au, Pd, Cd thường làm điện cực cho hệ oxi hóa khử




Điện cực màng :
Điện cực thuỷ tinh đo pH
Cấu tạo:
Bản thủy tinh màng mỏng có bề dày khoảng 0,03 – 0,1nm và một điện cực AgCl nằm ở trong

bản thủy tinh mỏng. Màng thủy tinh này quyết định tính chọn lọc,

tạo ra thế điện cực phụ
thuộc vào pH của dung dịch.

Mạch đo pH.
Khi nối điện cực thủy tinh với điện cực calomel bão hòa (Electrod Calomel Saturation(SCE)) ta có mạch điện hóa đo
pH dung dịch .
Điện cực thuỷ tinh cho ion kim loại
Điện cực màng chọn lọc ion
.


2.3 Phương trình Nernst

Phương trình có thể được viết:
E ơ = E 0 ơ - (RT / nF) lnQ
Trong đó :
+Tế bào E = điện thế tế bào trong điều kiện không tiêu chuẩn (V)
+ E 0 tế bào = điện thế tế bào ở điều kiện tiêu chuẩn
+ R = hằng số khí, là 8,31 (vơn-coulomb) / (mol-K)
+ T = nhiệt độ (K) n = số mol số electron trao đổi trong phản ứng điện hóa (mol)
+ F = hằng số Faraday, 96500 coulombs / mo
+ Q = thương số phản ứng, là biểu thức cân bằng với nồng độ ban đầu chứ không phải nồng độ cân bằng

2.3 Các phương pháp đo thế
 - Phương pháp đo thế trực tiếp
Dựa sức điện động Epin của mạch ganvanic để định lượng.
Theo qui ước: Điện cực so sánh làm anot và điện cực chỉ thị làm canot.
Khi đó:
Đối với cation M: pM == Đối với anion A: pA = =

=

Phương pháp thêm chuẩn

; với R =
+ Đo pH với điện cực thuỷ tinh

= = - 0,059lg[ = + 0,059pH  pH=


2.4 . Chuẩn độ đo thế

2.4.1 . Khái niệm
Đây là quy trình mà lượng chất đã cho được xác định bằng cách bổ sung chất chuẩn độ đã đo được cho
đến khi tồn bộ chất đó phản ứng hồn tồn.
2.4.2.Chuẩn độ đo thế khơng dịng (I = 0)
Đây là phương pháp cổ điển: trong quá trình chuẩn độ ngƣời ta đo sức điện động của mạch galvaníc khơng
có dịng đi qua (i = 0). Chuẩn độ này có thể thực hiện với các phản ứng cóbản chất hóa học khác nhau


2.4.3.Chuẩn độ đo thế dịng khơng đổi (I ≠ 0)
Bằng nguồn ngoài người ta cho qua điện cực chỉ thị một dòng điện cường độ vài microampe - tức là làm

phân cực điện cực, nhờ đó làm tăng nhanh quá trình cho nhận electron trên điện cực - làm quá trình nhanh đạt
đến cân bằng, vì vậy thế ổn định nhanh, lặp lại tốt.
Giá trị thế phụ thuộc vào trị số dịng phân cực.
- Có thể phân cực anot hay phân cực catot tùy thuộc vào phản ứng chuẩn độ.
- Có thể dùng 2 điện cực giống nhau trong cùng một dung dịch nhưng phải làm phân cực cả 2 điện cực.


3.Phương pháp cực phổ và chuẩn độ ampe

3.1 . Phương pháp cực phổ
3.1.1.Khái niệm:

-

Cực phổ là phản ứng oxi hóa hay khử các chất (ion kim loại) trên điện cực chỉ thị trong quá trình điện phân với
những điều kiện đặc trưng riêng.

-

Cơ sở của phương pháp cực phổ dựa trên các phản ứng điện hóa của các chất điện hoạt trong dung dịch chất điện
ly trên điện cực nhỏ giọt thủy phân.


3.1.2. Dòng khuếch tán trên điện cực giọt Hg:



Điện cực :

Điện cực so sánh

Điện cực chỉ thị
Điện cực có diện tích bề mặt nhỏ
nên mật độ dịng khá lớn. Nhờ đó
khi điện phân, phản ứng nhanh đạt
đến cân bằng tạo ra dịng điện.

Điện cực so sánh có bề mặt khá lớn, lớn
hơn nhiều điện cực chỉ thị. Mật độ dòng bé.
Ở gần điện cực sự thay đổi nồng độ ion rất
nhỏ, khơng ảnh hưởng đến đường cong
dịng thế.


 Chất điện ly nền




Cation có tính trơ
Nồng độ cao hơn gấp 100 – 1000 lần ion tham gia phản ứng điện cực
Cation nền di chuyển đến điện cực nhưng không tham gia phản ứng điện cực

- Loại trừ sự chuyển động ion phân tích dưới tác dụng của dịng điện.
- Ion phân tích tiếp cận điện cực nhờ quá trình khuếch tán dịng khuếch tán.





Thường dùng chất điện ly nền như KCl, KNO3, R4NX.

Các đại lượng đặc trưng
Dòng khuếch tán

Dòng khuếch tán đạt cực đại gọi là dòng khuếch tán giới hạn. Giá trị trung bình của dịng này được mơ tả bởi phương trình Ilcovic

 

 Trong đó:

dịng khuếch tán giới hạn
D

hệ số khuếch tán

m

tốc độ nhỏ giọt (g/s)

t
C

thời gian nhỏ giọt (s)
nồng độ chất khử cực

Trị số x được gọi là hằng số mao quản.




Thế bán sóng

- Thế bán sóng là thế ở điểm giữa của sóng cực phổ, phụ thuộc vào bản chất và độ lập với nồng độ C của cation khử cực, được ký hiệu E½ là một
thơng số sử dụng trong định tính bằng cực phổ.
-Phương trình liên quan giữ thế E và dòng khuếch tán i ở một điểm bất kỳ trên cực phổ đồ.



Ảnh hưởng của các yếu tố đến sóng cực phổ

Ảnh hưởng của chất nền
Ảnh hưởng của sự tạo phức: khi có mặt của chất tạo phức sóng cực phổ sẽ chuyển về phía âm hơn
Ảnh hưởng của các đặc tính thuận nghịch


3.1.3. Dòng khuếch tán trên điện cực rắn:

 



Điện cực rắn tĩnh (đứng yên )

 


-

Điện cực rắn quay

Chất lỏng xung quanh điện cực quay được khấy trộn liên

tục. Vì vậy nồng độ chất khử cực ở gần điện cực ln có

C : nồng độ chất khử trong dung dịch

nồng độ cao. Trên điện cực quay nồng độ I được tính
bằng phương trình Levich.

C*: nồng độ trên bề mặt điện cực
δ :Bề dày lớp khuếch tán

i=0,62nF. .( C- )
Nếu dòng khuếch tán giới hạn tỉ lệ với nồng độ dung dịch:
Trong đó : w là tốc độ quay của đĩa
η

là độ nhớt của dung dịch


3.1.4 . Phạm vi ứng dụng

-

Ngày nay phân tích cực phổ được ứng dụng rộng rãi trong các phịng thí nghiệm hóa phân tích
của các cơ sử nghiên cứu khoa học và của các nhà máy. Trong thời gian gần đây, phương pháp
cực phổ sử dụng các vi điện cực rắn quay được sử dụng nhiều.

-

Những phương pháp phân tích cực phổ hiện đại xác định được những lượng nhỏ tới như: cực
phổ sóng vng, cực phổ xung vi phân, cực phổ von ampe hòa tan, cực phổ xúc tác…

3.1.5 Các phương pháp phân tích cực phổ

Phương pháp mẫu chuẩn
Phương pháp thêm

Phương pháp đường chuẩn

Với


3.2 . Chuẩn độ Ampe

3.2.1 Khái niệm:

-

Là phương pháp phân tích thể tích dựa trên việc kiểm tra dịng tới hạn của một hay hai cấu tử tham gia phản ứng điện
cực trên thiết bị cực phổ để xác định điểm tương đương.

•
•
-

Chuẩn độ ampe thực hiện trong hai điều kiện:
Một trong các phản ứng, được khử trên catot Hg hoặc oxi hóa trên điện cực rắn.
Trị số dịng khuếch tán giới hạn tỷ lệ với nồng độ
Có thể sử dụng các loại phản ứng: kết tủa tạo phức và oxy hóa khử cho chuẩn độ này với 2 phương pháp kỹ thuật – chuẩn

độ với 1 điện cực chỉ thị và chuẩn độ với 2 điện cực chỉ thị.


3.2.2 Chuẩn độ ampe với một điện cực chỉ thị

- Bình chuẩn nối với điện cực so sánh qua cầu muối. Điện cực chỉ thị được phân cực
nhờ nguồn. Dòng qua mạch được đo bằng galvanomet trong quá trình chuẩn độ bằng
dung dịch từ buret.

-

Đường cong chuẩn độ: điểm mấu chốt là chọn thế làm phân cực điện cực chỉ
thị . Việc chọn trị số thế tùy thuộc vào hợp chất: dung dịch chuẩn, chất cần
định lượng ( hoặc cả hai) cho phản ứng điện cực.

-

Vẽ đường chuẩn độ: sự phụ thuộc của dịng in vào thể tích dung dịch chuẩn.
Đường cong chuẩn độ gồm hai đoạn thẳng cắt nhau. Điểm cắt nhau đó ứng
với điểm kết thúc của phản ứng chuẩn độ.


3.2.3.Phương pháp ampe kép

-

Trong chuẩn độ ampe kép, cả 2 điện cực chỉ thị được nhúng trục tiếp vào dung dịch phân tích. Hai điện
cực giống nhau. Giữa hai điện cực có sự chênh lệch thẻ điện cực xảy ra các phản ứng điện hóa, tự đó
có dịng điện qua mạch thế phân cực không lớn: 0,01-0,1V

-

Dạng đường cong chuẩn độ phụ thuộc vào tính chất thuận nghịch của các hệ ( chất cần chuẩn độ và
chất chuẩn độ) cũng như trị số thế làm phan cực hai điện cực.


Thanks!

CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon, and
infographics & images by Freepik